Messtechnik 6:31
Temperatur-Skala: vom Thermoskop zum Thermometer

Schon vor über 2.000 Jahren haben Menschen versucht, die Tempe­ra­tur um uns herum zu messen. Doch die moderne Celsius-Skala wurde erst im 18. Jahrhun­dert entwickelt.

Die ersten Tüftler machten sich den Umstand zunutze, dass sich Wasser und Luft bei steigen­den Tempe­ra­tu­ren ausdeh­nen. Erst Ende des 16. Jahrhun­derts jedoch gelang es einem berühm­ten Erfin­der, das erste „Thermo­skop“ zu bauen: Galileo Galilei. Den frühen Messge­rä­ten fehlte aller­dings noch eine einheit­li­che Skala.

Im 18. Jahrhun­dert entwi­ckel­ten dann jedoch zwei Wissen­schaft­ler fast gleich­zei­tig eine solche Skala: Der Deutsche Daniel Fahren­heit und der Schwede Anders Celsius. Ihre jewei­li­gen Skalen sind noch heute in Gebrauch. Anders Celsius definier­te seine Skala mithil­fe des Gefrier- und Siede­punkts von Wasser. Das waren zunächst gut geeig­ne­te Fixpunk­te, weil sie einfach nachzu­stel­len sind.

Im Laufe der Jahrzehn­te hat sich jedoch gezeigt, dass der Gefrier- und Siede­punkt je nach Umgebung ziemlich stark variie­ren können. Deswe­gen legte die General­kon­fe­renz für Maß und Gewicht 1954 den Tripel­punkt von Wasser als Defini­ti­ons­grund­la­ge fest. Das ist der Punkt, in dem Wasser im festen, flüssi­gen und gasför­mi­gen Zustand gleich­zei­tig existiert. Man erreicht ihn in einem Vakuum bei einer ganz bestimm­ten – immer gleichen – Temperatur.

Wie bei allen anderen SI-Einhei­ten, den inter­na­tio­nal anerkann­ten Basis­ein­hei­ten, war es aber auch für die Tempe­ra­tur das Ziel, eine Defini­ti­on über eine Natur­kon­stan­te zu finden – also einen Wert, der immer und überall gleich ist. Erst 2017 gelang es Forschen­den an der physi­ka­lisch-techni­schen Bundes­an­stalt in Berlin, die sogenann­te Boltz­mann-Konstan­te exakt genug zu messen, damit sie für diese Defini­ti­on herhal­ten kann. Die Boltz­mann-Konstan­te ist ein fester Wert, über den der Zusam­men­hang zwischen thermi­scher Energie – also Tempe­ra­tur – und der Bewegungs­en­er­gie einzel­ner Teilchen beschrie­ben werden kann.